測(cè)量三相三線系統(tǒng)的三大誤區(qū)

一、接線圖誤區(qū)

1、測(cè)量人員“想象中的接線圖”

圖1 測(cè)量人員眼中接線圖

R相電流I1和R-S電壓U12接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為P1=I1•U12P1=I1•U12；S相電流I2和S-T電壓U23接到一個(gè)功率測(cè)量單元，功率記為P2=I2•U23；T相電流I3和T-R電壓U31接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為P3=I3•U31。那么，三相功率是以上測(cè)量3個(gè)功率之和P=P1+P2+P3嗎？這顯然是錯(cuò)誤的，線電流與線電壓相乘并非相功率，角形接法亦然，正確應(yīng)是：

然而三相三線制中，星形負(fù)載測(cè)不到相電壓，角形負(fù)載測(cè)不到相電流，功率該如何計(jì)算？對(duì)于星型負(fù)載，當(dāng)電源和負(fù)載完全平衡的情況下，通過線電壓求得相電壓，每相電壓電流一樣則有：

實(shí)際上通常不會(huì)完全平衡，還需3相功率分別相加，根據(jù)基爾霍夫電流定律：

由此可見U23•I2=P2，但U13•I1 不等于P1 也不等于P3

所以我們無法由測(cè)量到的三個(gè)功率P1=I1•U12、P2=I2•U23、P3=I3•U31來得到總功率P=U13•I1

+U23•I2。

這種接線方式是錯(cuò)誤的，實(shí)際上也不存在。

2、3V3A實(shí)際接線圖

圖2 3V3A接線方式

按圖2接線方式，R相電流I1和R-T電壓U13接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為P1=I1•U13；S相電流I2和S-T電壓U23接到一個(gè)功率測(cè)量單元，功率記為P2=I2•U23；T相電流I3和R-S電壓U12接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為P3=I3•U12。同前述的推導(dǎo)方式：

由此可見3V3A接線本質(zhì)就是經(jīng)典的兩瓦特計(jì)法，多了P3=I3•U12，但計(jì)算總功率并不用P3。兩瓦特計(jì)法是電工測(cè)量的基本常識(shí)，選取其中一相（T）作為參考點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫電流定律另外兩線的電流（I1、I2）全部回流到參考點(diǎn)，總功率為另外兩線分別對(duì)參考點(diǎn)電壓（URT、UST）產(chǎn)生的功率之和。

結(jié)論和推論：

• 3V3A實(shí)質(zhì)為兩瓦特計(jì)法，三相總功率為P1+P2。

• 單個(gè)功率值沒有物理意義，儀器測(cè)量的單個(gè)功率是線電壓和線電流相乘，實(shí)際各相的電流不是單個(gè)線電壓產(chǎn)生的結(jié)果，所以單個(gè)功率表的計(jì)算結(jié)果P1或者P2不代表某一相的功率，第三個(gè)測(cè)量單元是RS線電壓和T相線電流的乘積，這個(gè)功率也是沒有意義的。

• 一些特殊的情況：結(jié)合圖4，在三相平衡系統(tǒng)中阻性負(fù)載時(shí)，P1＞0，P2＞0，P3=0；感性平衡負(fù)載時(shí)，相比阻性電壓超前電流，電壓將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，P3＞0，當(dāng)大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)UST超前I2的 30°共大于90°，則P2＜0；容性平衡負(fù)載時(shí)，相比阻性電壓落后電流，電壓將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度，P3＜0，當(dāng)大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)URT落后I1的 30°共大于90°，則P1＜0。

  

圖3 三個(gè)線電壓向量由來

圖4 三相平衡系統(tǒng)阻性負(fù)載向量圖

二、波形圖誤區(qū)

1、測(cè)量人員“想象中的波形圖”

圖5 測(cè)量人員“想象中的波形圖”

2、3V3A實(shí)際波形圖

圖6 3V3A電壓電流波形圖

三相交流電力系統(tǒng)，三相電壓為同一幅值，三相電R、S、T之間的夾角是120°，按照相序URS、UST、UTR 3個(gè)線電壓相差120°，如圖5。

功率分析儀3V3A測(cè)量的線電壓是RT（板卡U1電壓）、ST（板卡U2電壓）、RS（板卡U3電壓）。這樣測(cè)量到的3個(gè)電壓波形就不是相差120°了，因?yàn)槲覀儾⒉皇前凑誖S、ST、TR測(cè)量。電壓相序差，以URS波形圖為參考，URT滯后URS60°，UST滯后URS 120°。線電流R（板卡I1電流）、S（板卡I2電流）、T（板卡I3電流），其中電流相序差120°。

實(shí)際上3V3A測(cè)量的線電壓不是URS、UST、UTR，波形相差非120°不代表三相電不是120°，兩者不能混為一談，只是有時(shí)測(cè)量人員對(duì)于圖6的波形不理解。

三、矢量圖誤區(qū)

1、測(cè)量人員“想象中的矢量圖”

圖7 某種負(fù)載下測(cè)量人員眼中矢量圖

2、3V3A矢量圖

圖8 某種負(fù)載下3V3A矢量圖

功率分析儀可通過向量功能顯示接線組各輸入單元基波的相位差和有效值的關(guān)系，在向量圖里，向量的長度指示基波的有效值大小，向量間的角度則指示了各個(gè)基波的相位差。

按照相序的3個(gè)線電壓URS、UST、UTR作出的矢量圖是首尾相連閉合的，然而如波形圖中所述3V3A得到的電壓是URT、UST、URS，本身就是不閉合的。

總結(jié)：

西游記中有真假美猴王，PA功率分析儀中3V3A接線方式也有真假之辨，希望通過本文介紹，對(duì)您了解3V3A起到拋磚引玉之效。